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Une nouvelle technique de séquençage révèle les secrets des chromosomes sexuels d’un champignon

par Frédéric Magné - publié le

Les chromosomes sexuels (« X » et « Y » chez l’humain) déterminent le sexe d’un individu. Bien qu’ils présentent des caractéristiques uniques par rapport aux autres chromosomes, ils restent encore mal connus. Jusqu’à maintenant, il était très difficile de décrypter la séquence complète des chromosomes sexuels du fait du nombre important d’éléments répétés qu’ils contiennent. Pour la première fois, grâce à une nouvelle technique de séquençage particulièrement prometteuse, une équipe internationale composée notamment de chercheurs du Laboratoire Ecologie, Systématique et Evolution (ESE -CNRS/Université Paris-Sud) sont arrivés à obtenir la séquence complète des chromosomes sexuels d’un champignon pathogène de fleurs. Cette avancée cruciale pour la recherche fondamentale a été décrite dans un article publié en juin dans la revue Genetics.

AMicrobotrum lychnidis-dioicae (© Michael Hood)


A cause de ses nombreuses « séquences répétées » (morceaux d’ADN longs de plusieurs centaines de paires de bases (pb), présents en centaines de copies presque identiques de gènes) l’assemblage des génomes en chromosomes complets est une opération extrêmement compliquée. Les techniques de séquençage à bas coût les plus puissantes disponibles jusque-là ne pouvaient séquencer que 100 pb en moyenne en une lecture. Ce qui ne permettait pas d’aller au-delà de ces séquences répétées et empêchait donc d’assembler dans le bon ordre les différents fragments d’ADN séquencés, en particulier dans le cas des chromosomes sexuels.
Depuis peu, une nouvelle technologie de séquençage, la chimie P6 de PacificBioscience, développée par la start-up américaine du même nom, permet de séquencer, à faible coût, de très longs fragments (8 000 pb en moyenne). Cette technologie facilite ainsi l’assemblage des chromosomes, surtout lorsque ceux-ci accumulent une grande quantité de séquences répétées presque identique. « Cette technologie révolutionnaire nous a permis de séquencer et d’assembler les différents fragments des chromosomes sexuels de Microbotryum lychnidis-dioicae, un champignon que nous étudions depuis plus de dix ans, et qui stérilise des petites fleurs de montagne comme les silènes ou les œillets », précise la biologisteTatiana Giraud, directrice adjointe de l’ESE et co-auteur de l’article.

Chez les champignons, la compatibilité sexuelle est contrôlée par des gènes de types sexuels, portés par des chromosomes qui ont parfois une recombinaison supprimée et une accumulation de séquences répétées. Le séquençage PacBio a donc permis aux chercheurs d’assembler les chromosomes de types sexuels de Microbotryum lychnidis-dioicae et de montrer qu’ils présentent, comme certains chromosomes sexuels d’animaux et de plantes, des centaines de réarrangements chromosomiques et des centaines de pertes de gènes sur l’un ou l’autre des chromosomes. « Nous avons pu confirmer que la partie de ces chromosomes qui ne recombine pas – c’est-à-dire qui n’échange pas de matériel génétique avec l’autre chromosome - s’étend sur plus de 90% de la longueur des chromosomes », souligne Tatiana Giraud.

Cette avancée devrait permettre de mieux comprendre les forces évolutives à l’œuvre sur ces régions génomiques étonnantes et pourquoi les chromosomes sexuels renferment-ils d’aussi grandes zones incapables de recombiner.

 class= Référence

" Chaos of rearrangements in the mating-type chromosomes of the anther-smut fungus Microbotryum lychnidis-dioicae ", Hélène Badouin, Michael E Hood, Jérôme Gouzy, Gabriela Aguileta, Sophie Siguenza, Michael H Perlin, Christina A Cuomo, Cécile Fairhead, Antoine Branca et Tatiana Giraud, Genetics, Juin 2015.

Contacts chercheurs

Tatiana Giraud, Laboratoire Ecologie, Systématique et Evolution (ESE -CNRS/Université Paris-Sud)
Tél. : 01 69 15 56 69
E-mail : tatiana.giraud@u-psud.fr